Ретки земјени наноматеријали Ретките земји имаат единствена електронска структура од 4f под слој, голем атомски магнетен момент, силна спојка на орбитата на вртење и други карактеристики, што резултира со многу богати оптички, електрични, магнетни и други својства. Тие се незаменливи стратешки материјали за земјите ширум светот да ги трансформираат традиционалните индустрии и да развијат висока технологија и се познати како „куќата за богатство на новите материјали“.
Покрај неговите апликации во традиционални области како што се металуршки машини, петрохемикалии, стаклена керамика и лесен текстил,ретки земјисе исто така клучни придружни материјали во областите кои се појавуваат како што се чиста енергија, големи возила, возила со нова енергија, полупроводничка светлина и нови дисплеи, тесно поврзани со човечкиот живот.
По децении развој, фокусот на истражувањата поврзани со ретки земји соодветно се префрли од топење и одвојување на поединечни ретки земји со висока чистота кон високотехнолошките апликации на ретките земји во магнетизам, оптика, електрична енергија, складирање енергија, катализа, биомедицина, и други полиња. Од една страна, постои поголем тренд кон композитни материјали од ретки земји во материјалниот систем; Од друга страна, морфолошки е повеќе фокусиран на нискодимензионални функционални кристални материјали. Особено со развојот на модерната нанонаука, комбинирајќи ги ефектите од мала големина, квантните ефекти, површинските ефекти и ефектите на интерфејсот на наноматеријалите со уникатните карактеристики на структурата на електронскиот слој на елементите од ретка земја, наноматеријалите од ретките земји покажуваат многу нови својства различни од традиционалните материјали, максимизирајќи одличните перформанси на материјалите од ретки земји, и дополнително ја прошири својата примена во областа на традиционалните материјали и новото високо-технолошко производство.
Во моментов, главно постојат следните многу ветувачки ретки земјени наноматеријали, имено ретки земјени нанолуминисцентни материјали, ретки земјени нано каталитички материјали, ретки земјени нано магнетни материјали,нано цериум оксидултравиолетови заштитни материјали и други нано функционални материјали.
бр.1Ретки земјени нано луминисцентни материјали
01. Органско-неоргански хибридни луминисцентни наноматеријали од ретки земји
Композитните материјали комбинираат различни функционални единици на молекуларно ниво за да постигнат комплементарни и оптимизирани функции. Органскиот неоргански хибриден материјал има функции на органски и неоргански компоненти, покажувајќи добра механичка стабилност, флексибилност, термичка стабилност и одлична обработливост.
Ретка земјакомплексите имаат многу предности, како што се висока чистота на бојата, долг животен век на возбудена состојба, висок квантен принос и богати линии на емисиониот спектар. Тие се широко користени во многу полиња, како што се дисплејот, засилување на оптички брановоди, ласери со цврста состојба, биомаркери и против фалсификување. Сепак, ниската фототермална стабилност и слабата обработливост на комплексите на ретки земји сериозно ја попречуваат нивната примена и промоција. Комбинирањето на комплекси од ретки земји со неоргански матрици со добри механички својства и стабилност е ефикасен начин за подобрување на луминисцентните својства на комплексите на ретки земји.
Од развојот на органски неоргански хибриден материјал од ретки земји, нивните развојни трендови ги покажуваат следните карактеристики:
① Хибридниот материјал добиен со хемиски допинг метод има стабилни активни компоненти, висока количина на допинг и униформа дистрибуција на компонентите;
② Трансформирање од единечни функционални материјали во мултифункционални материјали, развој на мултифункционални материјали за да се направат нивните апликации пообемни;
③ Матрицата е разновидна, од првенствено силициум диоксид до различни супстрати како што се титаниум диоксид, органски полимери, глини и јонски течности.
02. Бел LED луминисцентен материјал за ретка земја
Во споредба со постоечките технологии за осветлување, производите за осветлување со полупроводници, како што се диоди што емитуваат светлина (LED) имаат предности како што се долг работен век, мала потрошувачка на енергија, висока прозрачна ефикасност, без жива, без UV и стабилна работа. Тие се сметаат за „извор на светлина од четвртата генерација“ по лампи со блескаво светло, флуоресцентни светилки и светилки за празнење гас со висока јачина (HIDs).
Белата LED е составена од чипови, подлоги, фосфори и двигатели. Флуоресцентниот прашок од ретка земја игра клучна улога во перформансите на белата LED диода. Во последниве години, спроведена е голема количина на истражувачка работа на бели LED фосфори и постигнат е одличен напредок:
① Развојот на нов тип на фосфор возбуден од сина LED (460m) спроведе истражување за допинг и модификација на YAO2Ce (YAG: Ce) што се користи во сините LED чипови за подобрување на ефикасноста на светлината и прикажувањето на боите;
② Развојот на нови флуоресцентни прашоци возбудени од ултравиолетова светлина (400м) или ултравиолетова светлина (360мм) систематски ги проучувал составот, структурата и спектралните карактеристики на црвените и зелените сини флуоресцентни прашоци, како и различните соодноси на трите флуоресцентни прашоци да се добие бела LED со различни температури на боја;
③ Направена е понатамошна работа на основните научни прашања во процесот на подготовка на флуоресцентниот прав, како што е влијанието на процесот на подготовка на флуксот, за да се обезбеди квалитетот и стабилноста на флуоресцентниот прав.
Дополнително, ЛЕД со бела светлина главно прифаќа мешан процес на пакување на флуоресцентен прав и силикон. Поради лошата топлинска спроводливост на флуоресцентниот прав, уредот ќе се загрее поради продолженото време на работа, што ќе доведе до стареење на силиконот и ќе го скрати работниот век на уредот. Овој проблем е особено сериозен кај LED диоди со бела светлина со висока моќност. Далечинското пакување е еден од начините да се реши овој проблем со прикачување на флуоресцентниот прав на подлогата и одвојување од синиот LED извор на светлина, со што се намалува влијанието на топлината што ја создава чипот врз луминисцентните перформанси на флуоресцентниот прав. Ако ретката земја флуоресцентна керамика има карактеристики на висока топлинска спроводливост, висока отпорност на корозија, висока стабилност и одлични оптички излезни перформанси, тие можат подобро да ги задоволат барањата за примена на бели LED со висока моќност со висока енергетска густина. Микро нано прашокот со висока активност на синтерување и висока дисперзија станаа важен предуслов за подготовка на висока проѕирна ретка земја оптичка функционална керамика со високи оптички излезни перформанси.
03. Луминисцентни наноматеријали со конверзија на ретки земји
Луминисценцијата на надконверзија е посебен тип на процес на луминисценција кој се карактеризира со апсорпција на повеќе нискоенергетски фотони од луминисцентни материјали и генерирање на емисии на високоенергетски фотони. Во споредба со традиционалните органски молекули на боја или квантни точки, луминисцентните наноматеријали со конверзија на ретки земји имаат многу предности како што се големите анти Стоукс поместувања, тесен опсег на емисија, добра стабилност, ниска токсичност, висока длабочина на пенетрација во ткивото и ниска спонтана флуоресцентна интерференција. Тие имаат широки можности за примена во биомедицинското поле.
Во последниве години, луминисцентните наноматеријали со конверзија на ретки земји постигнаа значителен напредок во синтезата, модификацијата на површината, функционализацијата на површината и биомедицинските апликации. Луѓето ги подобруваат перформансите на луминисценцијата на материјалите со оптимизирање на нивниот состав, фазна состојба, големина итн. во наноскала и комбинирајќи ја структурата на јадрото/обвивката за да се намали центарот за гаснење на луминисценцијата, со цел да се зголеми веројатноста за транзиција. Со хемиска модификација, воспоставете технологии со добра биокомпатибилност за намалување на токсичноста и развој на методи на слика за доконверзија на луминисцентните живи клетки и in vivo; Да се развијат ефикасни и безбедни методи за биолошко спојување врз основа на потребите на различните апликации (имуно детекциски клетки, in vivo флуоресцентни слики, фотодинамичка терапија, фототермална терапија, лекови со контролирано ослободување со фотографии итн.).
Оваа студија има огромен апликативен потенцијал и економски придобивки и има важно научно значење за развојот на наномедицината, унапредувањето на здравјето на луѓето и социјалниот напредок.
Бр.2 Ретки земјени наномагнетни материјали
Материјалите со постојан магнет од ретки земји поминале низ три развојни фази: SmCo5, Sm2Co7 и Nd2Fe14B. Како брзо изгаснат NdFeB магнетен прав за врзани материјали со постојан магнет, големината на зрната се движи од 20 nm до 50 nm, што го прави типичен материјал на нанокристален постојан магнет за ретки земји.
Ретките земјени наномагнетни материјали имаат карактеристики на мала големина, структура на еден домен и висока присилност. Употребата на материјали за магнетно снимање може да го подобри односот сигнал-шум и квалитетот на сликата. Поради малата големина и високата доверливост, неговата употреба во микромоторните системи е важна насока за развојот на новата генерација на авијациски, воздушни и поморски мотори. За магнетна меморија, магнетна течност, материјали за џиновска отпорност на магнето, перформансите може значително да се подобрат, со што уредите стануваат со високи перформанси и минијатуризирани.
бр.3Ретка земја нанокаталитички материјали
Каталитичките материјали од ретки земји ги вклучуваат речиси сите каталитички реакции. Поради површинските ефекти, ефектите од волуменот и ефектите од квантната големина, нанотехнологијата на ретки земји се повеќе привлекува внимание. Во многу хемиски реакции, се користат катализатори за ретки земји. Доколку се користат нанокатализатори за ретки земји, каталитичката активност и ефикасноста значително ќе се подобрат.
Нанокатализаторите за ретки земји обично се користат во нафтено каталитичко пукање и третман за прочистување на автомобилските издувни гасови. Најчесто користени нанокаталитички материјали за ретки земји сеCeO2иLa2O3, кои можат да се користат како катализатори и промотери, како и како носители на катализатори.
бр.4Нано цериум оксидултравиолетовиот заштитен материјал
Нано цериум оксидот е познат како трета генерација на ултравиолетово изолационо средство, со добар ефект на изолација и висока пропустливост. Во козметиката, нано церија со ниска каталитичка активност мора да се користи како средство за изолација на УВ. Затоа, вниманието на пазарот и препознавањето на нано цериум оксид ултравиолетовите заштитни материјали се високи. Континуираното подобрување на интеграцијата на интегрираните кола бара нови материјали за процесите на производство на чипови со интегрирано коло. Новите материјали имаат поголеми барања за течности за полирање, а полупроводничките течности за полирање со ретки земји треба да го задоволат ова барање, со поголема брзина на полирање и помал волумен на полирање. Нано материјалите за полирање на ретки земји имаат широк пазар.
Значителниот пораст на сопственоста на автомобили предизвика сериозно загадување на воздухот, а инсталирањето на катализатори за прочистување на издувните гасови од автомобилот е најефективниот начин за контрола на загадувањето на издувните гасови. Нано цериум циркониум композитните оксиди играат важна улога во подобрувањето на квалитетот на прочистувањето на опашкиот гас.
Бр.5 Други нано функционални материјали
01. Ретки земјени нанокерамички материјали
Нано керамичкиот прав може значително да ја намали температурата на синтерување, што е 200 ℃ ~ 300 ℃ пониска од онаа на ненано керамичкиот прав со истиот состав. Додавањето нано CeO2 во керамиката може да ја намали температурата на синтерување, да го инхибира растот на решетката и да ја подобри густината на керамиката. Додавање на елементи од ретка земја како што сеY2O3, CeO2, or La2O3 to ZrO2може да спречи трансформација на фаза на висока температура и кршливост на ZrO2 и да добие зацврстени керамички структурни материјали за трансформација на фазата ZrO2.
Електронска керамика (електронски сензори, PTC материјали, микробранови материјали, кондензатори, термистори итн.) подготвена со употреба на ултрафини или нано размери CeO2, Y2O3,Nd2O3, Sm2O3, итн. имаат подобрени електрични, термички и стабилност.
Со додавање на фотокаталитички композитни материјали активирани од ретка земја во формулата за глазура може да се подготви антибактериска керамика од ретка земја.
02. Материјали на ретки земјени нано тенко филм
Со развојот на науката и технологијата, барањата за перформанси за производите стануваат сè построги, барајќи ултра фини, ултра тенки, ултра висока густина и ултра полнење на производите. Во моментов, развиени се три главни категории на нано-филмови за ретки земји: нано-филмови од комплексни ретки земји, нано-филмови од ретки земјини оксиди и филмови од нано легура на ретки земји. Нано филмовите за ретки земји исто така играат важна улога во информатичката индустрија, катализата, енергијата, транспортот и животната медицина.
Заклучок
Кина е главна земја со ресурси на ретки земји. Развојот и примената на наноматеријали од ретки земји е нов начин за ефикасно искористување на ресурсите на ретки земји. Со цел да се прошири опсегот на примена на ретките земји и да се промовира развојот на нови функционални материјали, треба да се воспостави нов теоретски систем во теоријата на материјали за да се задоволат потребите за истражување во наноскала, да се направат наноматеријалите од ретките земји да имаат подобри перформанси и да се појават на можни нови својства и функции.
Време на објавување: мај-29-2023 година